[发明专利]一种均匀场景下的雷达回波信号多普勒质心确定方法

摘要

本发明公开了一种均匀场景下的雷达回波信号多普勒质心确定方法，通过回波数据流生成模块、数字正交混频模块、脉冲压缩模块和多普勒质心确定模块实现。回波数据流生成模块对雷达回波信号进行采样，生成回波数据流；数字正交混频模块对回波数据流进行数字正交混频处理，得到基带同相和正交数据流；脉冲压缩模块对基带同相和正交数据进行脉冲压缩处理，得到脉压后数据；多普勒质心确定模块对脉压后数据进行自相关运算，并根据运算结果确定多普勒质心。本发明解决了常用的多普勒质心确定方法在均匀场景下确定的多普勒质心精度较低的问题。

主权项

1.一种均匀场景下的雷达回波信号多普勒质心确定方法，其具体步骤为：第一步 搭建多普勒质心确定系统多普勒质心确定系统，包括：回波数据流生成模块、数字正交混频模块、脉冲压缩模块和多普勒质心确定模块；回波数据流生成模块的功能为：对雷达回波信号进行采样，生成回波数据流；数字正交混频模块的功能为：对回波数据流进行数字正交混频处理，得到基带同相和正交数据流；脉冲压缩模块的功能为：对基带同相和正交数据进行脉冲压缩处理，得到脉压后数据；多普勒质心确定模块的功能为：对脉压后数据进行自相关运算，并根据运算结果确定多普勒质心；在FPGA芯片中运行上述模块；第二步 回波数据流生成模块对雷达回波信号进行采样，生成回波数据流回波数据流生成模块在脉冲持续时间内雷达回波信号s(t)进行采样，生成回波数据流s(n)，采样频率为fs，t为时间参数，n为时域点索引值，n＝0,1,…,N‑1，N为数据流长度；第三步 数字正交混频模块对回波数据流进行数字正交混频处理数字正交混频模块将回波数据流s(n)分别乘以数字本振cos(2πf0n)和sin(2πf0n)，然后分别进行滤波处理，得到数字正交混频处理结果：基带同相数据流sI(n)和基带正交数据流sQ(n)；第四步 脉冲压缩模块对基带同相和正交数据进行脉冲压缩处理，得到脉压后数据脉冲压缩模块将基带同相数据流s_I(n)和基带正交数据流s_Q(n)组合成复数形式：s_I(n)+j·s_Q(n)，并进行FFT处理：将s_I(n)+j·s_Q(n)从时域变换到频域，得到频域数据S(k)；构建方位向参考函数f(t)＝exp{j2π(‑γt²/2)}，并进行FFT处理：将方位向参考函数f(t)从时域变换到频域，得到频域数据F(k)；将频域数据S(k)与频域数据F(k)的共轭进行复数相乘，对乘积结果进行IFFT处理：将乘积结果从频域变换到时域，得到脉压后数据x(n)，其中k为频域点索引，k＝0,1,...,N‑1；j表示e^‑j2πkn/N为复数表示形式；γ为调频斜率；exp{·}为一种复指数表示形式；F^*(k)表示复数取共轭；第五步 多普勒质心确定模块对脉压后数据进行自相关运算，并根据运算结果确定多普勒质心多普勒质心确定模块对脉压后数据x(n)进行自相关运算：得到自相关运算结果R(m)，使用公式：确定多普勒质心fDC，其中m为平移参数，T为脉冲宽度，arg[·]表示求角度运算；至此实现了均匀场景下雷达回波信号多普勒质心值的确定。